Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
§ 29. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЯХПользуясь различными законами сохранения можно предсказать многие особенности ядерных реакций. Используются следующие точные законы сохранения: 1) сохранение электрического заряда; 2) сохранение полного числа нуклонов (в реакциях без образования античастиц); 3) сохранение полной энергии; 4) сохранение импульса; 5) сохранение момента количества движения; Кроме того, используются и другие законы сохранения: 6) при пренебрежении слабыми взаимодействиями — закон сохранения четности врлновой функции; 7) при пренебрежении электромагнитными взаимодействиями — закон сохранения изотопического спина. Рассмотрим подробнее особенности применения этих законов к ядерным реакциям. 1. Как показывает опыт, во всех без исключения ядерных реакциях суммарный электрический заряд частиц, вступающих в реакцию, равен суммарному электрическому заряду продуктов реакции. 2. В ядерных реакциях обычного типа без образования античастиц сохраняется полное число нуклонов. Закон сохранения числа нуклонов свидетельствует, например, о том, что протон не может аннигилировать с электроном т. е. запрещает процессы типа
Это определяет невозможность «аннигиляции» атома водорода и стабильность нашего мира. Проиллюстрируем первые два закона сохранения на примере нескольких ядерных реакций: (см. скан) 3. Известно, что в изолированной системе сохраняются полная энергия и полный импульс. Систему из двух соударяющихся ядерных частиц можно считать изолированной (замкнутой), так как остальные ядра вещества удалены на расстоянии порядка Закон сохранения полной энергии для реакции типа
может быть записан в виде
где Бели обозначить «сумму кинетических энергий исходного Ядра и налетающей частицы через
соответственно сумму кинетических энергий продуктов реакции, как
то условие (91) запишется в виде
Перестройка ядер в процессе реакции сопровождается изменением их внутренней энергии и, следовательно, массы покоя ядер. Разность энергий покоя называется энергией реакции и обозначается
Когда При
(В случае эндоэнергетических реакций, идущих под действием Когда Примером экзоэнергетической реакции может служить реакция
где кинетическая энергия ядра гелия и нейтрона равна Примером эндоэнергетической реакции может служить реакция
где 4. Закон сохранения импульса для реакции, сопровождающейся вылетом частицы
Обычно предполагается, что мишень локоится, т. е. Пользуясь законами сохранения энергии и импульса, можно определить связь между угловым и энергетическим распределением продуктов реакции. Например, для обычного случая, изображенного на рис. 72, закон сохранения энергии имеет вид
Рис. 72. Схема ядерной реакции Закон сохранения импульса может быть записан в виде двух уравнений для проекций импульса на оси х и у. Если ось х направлена вдоль
Решая систему трех уравнений (94), (95) и (96), для четырех величин: 5. При ядерной реакции сохраняется суммарный момент количества движений взаимодействующих частиц (под частицами мы здесь понимаем также ядра — мишени и отдачи) и проекция его на выбранное направление, например,
где Применение закона сохранения момента количества движения с учетом того, что векторы Перечисленные пять законов сохранения справедливы и в ядерных превращениях типа радиоактивных распадов 6. Закон сохранения четности выполняется только в сильных и электромагнитных взаимодействиях. Для ядерных реакций того же типа
где Применение закона сохранения четности также приводит к некоторым правилам отбора 7. В главе 2 уже говорилось, что ядерные силы инвариантны по отношению к вращению в изотопическом пространстве, т. е. характер взаимодействия не зависит от сорта нуклона. Это свойство называется «изотопической инвариантностью» взаимодействия. Однако оно не относится к электромагнитным взаимодействиям частиц и нарушается, если их учитывать. Ситуация здесь аналогична инвариантности взаимодействия относительно вращения в обычном трехмерном пространстве, приводящей к закону сохранения момента количества движения. Проекция изотопического спина на ось
Следовательно, полное значение изотопического спина может быть только больше этой величины:
Опыт изучения ядерных реакций, обусловленных сильными взаимодействиями, показывает, что в них выполняется закон сохранения изотопического спина, который приводит к определенным правилам отбора по изотопическому спину. Так, например, К закону сохранения изотопического спина мы вернемся еще раз в разделе об элементарных частицах.
|
1 |
Оглавление
|